金刚粉

热扩散系数良好的高刚性磨料

金刚粉又名碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。

产品简介

碳化硅(SiC)是最硬的人造材料之一，它具有良好的热扩散系数和高刚性，使其成为动态反射镜(如摆动次镜)的最好材料之一。纯碳化硅在极紫外波长也具有良好的反射率，在这个波段很难找到合适的反射涂层。

制备方

法碳化硅有几种制备方法：纯净碳化硅的生产、碳基或硅基材料掺复合碳化硅的生产。制备反射镜毛坯材料纯碳化硅的方法中，最常用的是“化学气相沉积”(CVD)法。由气态化学物质沉积，随后去掉石墨芯棒。在制备复杂外形和背部肋状结构的反射镜时，面片结构首先采用CVD法沉积，然后肋状背衬在第二个炉子中沉积。沉积过程非常慢，但是可以得到非常纯净的碳化硅。通过研磨，达到小于5A的表面粗糙度。由于它非常硬，所以抛光时间远远长于传统材料。另有一个缺点是CVD过程中，可能产生高的内部应力，不利于常规光学方法加工。

生产掺杂其他材料的复合碳化硅方法中，反应烧结碳化硅，通过铸造消失模中的碳化硅颗粒浆料，烘烤铸件烧掉模具材料使颗粒熔合在一起，然后用熔融硅渗入空隙以形成固体的结构来制备，生产出纯度为70%～85%的碳化硅。尽管复合碳化硅材料的比刚度不如CVD法，但这种固体材料具有良好的材料特性。反应烧结碳化硅难以抛光，其表面光洁度很难优于20A，所以有时在基体表面镀纯硅或CVD碳化硅，提供一个可抛光的表面。反应结合碳化硅可以形成复杂的外形，包括有连续前后片状的蜂窝结构。

制作工艺

由于天然含量甚少，碳化硅主要多为人造。常见的方法是将石英砂与焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中，加热到2000°C左右高温，经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成为一种重要的磨料，但其应用范围却超过一般的磨料。例如，它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的首选窑具材料之一，它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等。制备SiC制品首先要制备SiC冶炼块[或称：SiC颗粒料，因含有C且超硬，因此SiC颗粒料曾被称为：金刚砂。但要注意：它与天然金刚砂(也称：石榴子石)的成分不同。在工业生产中，SiC冶炼块通常以石英、石油焦等为原料，辅助回收料、乏料，经过粉磨等工序调配成为配比合理与粒度合适的炉料(为了调节炉料的透气性需要加入适量的木屑，制备绿碳化硅时还要添加适量食盐)经高温制备而成。高温制备SiC冶炼块的热工设备是专用的碳化硅电炉，其结构由炉底、内面镶有电极的端墙、可卸式侧墙、炉心体(全称为：电炉中心的通电发热体，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形状与尺寸安装在炉料中心，一般为圆形或矩形。其两端与电极相连)等组成。该电炉所用的烧成方法俗称：埋粉烧成。它一通电即为加热开始，炉心体温度约2500℃，甚至更高(2600～2700℃)，炉料达到1450℃时开始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃时形成)，且放出co。然而，≥2600℃时SiC会分解，但分解出的si又会与炉料中的C生成SiC。每组电炉配备一组变压器，但生产时只对单一电炉供电，以便根据电负荷特性调节电压来基本上保持恒功率，大功率电炉要加热约24 h，停电后生成SiC的反应基本结束，再经过一段时间的冷却就可以拆除侧墙，然后逐步取出炉料。

高温煅烧后的炉料从外到内分别是：未反应料(在炉中起保温作用)、氧碳化硅羼(半反应料，主要成分是C与SiO。)、粘结物层(是粘结很紧的物料层，主要成分是C、SiO2、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸盐)、无定形物层(主要成分是70%～90%SiC，而且是立方SiC即β-sic，其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸盐)、二级品SiC层(主要成分是90%～95%SiC，该层已生成六方SiC，但结晶体较小、很脆弱，不能作为磨料)、一级品SiC层(SiC含量<96%，而且是六方SiC)、炉芯体石墨。在上述各层料中，通常将未反应料和一部分氧碳化硅层料作为乏料收集，将氧碳化硅层的另一部分料与无定形物、二级品、部分粘结物一起收集为回炉料，而一些粘结很紧、块度大、杂质多的粘结物则抛弃之。而一级品则经过分级、粗碎、细碎、化学处理、干燥与筛分、磁选后就成为各种粒度的黑色或绿色的SiC颗粒。要制成碳化硅微粉还要经过水选过程；要做成碳化硅制品还要经过成型与结烧的过程。

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